In der Industrie ist es an vielen Stellen wichtig, Temperaturen in Maschinen und Rohren zu kontrollieren. Beim Transport von Wärme vom Produktions- zum Verwendungsort müssen Wege gefunden werden, um den Temperaturverlust möglichst gering zu halten. Bei anderen Anwendungen sollte der Temperaturanstieg im Rohr möglichst gering und die Kühlung effizient sein.

Im hier vorgestellten Anwendungsfall wurde die Zielsetzung verfolgt, eine erwärmte Flüssigkeit mit möglichst geringem Wärmeverlust von einem Punkt der Anlage zu einem anderen zu leiten. Dabei sollten die Punkte mit dem höchsten Wärmeverlust identifiziert werden. Die Temperatur wird unter anderem von der Fließgeschwindigkeit im Rohr wie auch durch den Durchmesser und die Außentemperatur beeinflusst.

In Abbildung 1 ist das Fließverhalten einer Flüssigkeit im Rohr dargestellt. Wie aus der Abbildung ersichtlich ist, ist die Fließgeschwindigkeit in der Mitte des Rohres am höchsten, zu den Außenwänden des Rohres hin nimmt die Geschwindigkeit ab. Hieraus kann man schlussfolgern, dass sich die langsam fließende Flüssigkeit am Rand des Rohres schneller abkühlt, da diese Kontakt mit der kälteren Rohraußenwand hat und zudem durch die langsame Fließgeschwindigkeit langsamer am Zielpunkt ist als der Strom in der Mitte der Leitung.

In Abbildung 2 ist das Temperaturprofil des Rohres dargestellt. Hier ist zu beobachten wie die Temperatur im Verlauf der Leitung immer weiter abnimmt, da sich die Flüssigkeit durch die kältere Umgebung der Rohres immer weiter abkühlt. Eine Möglichkeit um diesen Effekt zu verringern, wäre eine Rohrisolation. Durch die FEM-Rechnung kann dargestellt werden, welche Temperatur am Verwendungsort der Flüssigkeit zu erwarten ist. Daraus kann bereits in der Entwicklung der Anlage ein Rückschluss gezogen werden, ob eine Isolation notwendig ist oder nicht. Die Dicke der Isolationsschicht kann ebenfalls mit Hilfe von FEM-Rechnungen ermittelt werden.